JP2003104080A - 電磁クラッチ式４ｗｄ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電磁クラッチのコイルが断線した場合でも、
走行安定性を維持する。 【解決手段】 本発明の制御装置１０は、主コイル１２
に対する通電制御によって電磁クラッチ１４の結合力を
変化させ、この結合力に対応する比率配分でエンジン２
４からのトルクを前輪１８ａ，１８ｂ及び後輪２０ａ，
２０ｂに伝達するものであって、主コイル１２が断線し
た場合に主コイル１２に代えて補助コイル２２を使用す
ることを特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、四輪駆動車に搭載
され、エンジンからのトルクを電磁クラッチを用いて前
後輪に配分する電磁クラッチ式４ＷＤ制御装置（以下、
単に「制御装置」という。）に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の制御装置は、四輪駆動車に搭載さ
れるとともに、コイルに対する通電制御によって電磁ク
ラッチの結合力を変化させ、この結合力に対応する比率
配分でエンジンからのトルクを前後輪に伝達するもので
ある。４ＷＤモードで走行中は、電磁クラッチの結合力
を随時制御、すなわちコイルに流す電流値を随時変える
ことによって制御している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、悪路等
を４ＷＤモードで走行中に、何らかの原因によりコイル
が断線した場合、そのコイルに流れる電流が零になるの
で、電磁クラッチの結合力も失われる。その結果、前後
輪に配分されていたトルクは、主駆動輪のみへ伝達され
るため、走行安定性が損なわれることがあった。その走
行安定性が損なわれる度合いは、電磁クラッチの結合力
が大きかったときほど、大きくなる。

【０００４】

【発明の目的】そこで、本発明の目的は、電磁クラッチ
のコイルが断線した場合でも、走行安定性を維持できる
制御装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、主コイルに対
する通電制御によって電磁クラッチの結合力を変化さ
せ、この結合力に対応する比率配分でエンジンからのト
ルクを前後輪に伝達する制御装置において、主コイルが
断線した場合に主コイルに代えて補助コイルを使用する
ことを特徴とするものである（請求項１）。４ＷＤ走行
は悪路で使用されることが大部分である。従来は、４Ｗ
Ｄ走行中に主コイルが断線すると、２ＷＤになってしま
うことにより、悪路であることも手伝って走行安定性が
損なわれていた。これに対し、本発明では、主コイルが
断線しても補助コイルに切り換えて４ＷＤ走行を継続で
きるので、走行安定性が損なわれることがない。

【０００６】例えば、主コイルに通電する主コイル用ド
ライバと、補助コイルに通電する補助コイル用ドライバ
と、主コイルの断線を検出すると断線検出信号を出力す
る断線センサと、断線検出信号を入力すると主コイル用
ドライバに代えて補助コイル用ドライバを動作させるコ
ントローラと、を備えている（請求項２）。

【０００７】また、補助コイルで発生する力の最大値
は、主コイルで発生する力の最大値に比べて小さい、と
してもよい（請求項３）。このとき、補助コイルは、主
コイルに比べて小型化できる。これに加え、補助コイル
用ドライバも、主コイル用ドライバに比べて小型化でき
る。一方、性能面から見ると、補助コイルは主コイルに
比べて劣ることになるが、修理工場へ行くまでの一時的
なことであるので、特に問題にはならない。

【０００８】更に、主コイルが断線した時の前記比率配
分を記憶しておき、主コイルに代えて補助コイルを使用
するときに当該比率配分になるように補助コイルを通電
制御する、としてもよい（請求項４）。この場合、補助
コイルに切り換えた時に、トルク配分の変動がないの
で、より走行安定性を維持できる。

【０００９】一方、記主コイルに代えて補助コイルを使
用するときに、予め設定しておいた一定の比率配分にな
るように補助コイルを通電制御する、としてもよい（請
求項５）。この場合、補助コイルに切り換えた時に、ト
ルク配分が多少変動するものの、従来に比べれば走行安
定性を維持できる。しかも、この場合は制御プログラム
を簡略化できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る制御装置の
一実施形態を示す概略図である。図２は、図１の制御装
置を搭載した四輪駆動車を示す構成図である。以下、こ
れらの図面に基づき説明する。

【００１１】本実施形態の制御装置１０は、主コイル１
２に対する通電制御によって電磁クラッチ１４の結合力
を変化させ、この結合力に対応する比率配分でエンジン
２４からのトルクを前輪１８ａ，１８ｂ及び後輪２０
ａ，２０ｂに伝達するものであって、主コイル１２が断
線した場合に主コイル１２に代えて補助コイル２２を使
用することを特徴とするものである。また、補助コイル
２２で発生する力の最大値は、主コイル１２で発生する
力の最大値に比べて小さい。すなわち、補助コイル２２
は主コイル１２よりも小型である。

【００１２】電磁クラッチ１４内には、前輪１８ａ，１
８ｂ側に連結するプロプラシャフト１７に設けられた複
数のアウタプレート１４１と、後輪２０ａ，２０ｂ側に
連結するプロプラシャフト１９に設けられた複数のイン
ナプレート１４２とが対向配置されている。アウタプレ
ート１４１とインナプレート１４２とは、その近傍に固
定された主コイル１２又は補助コイル２２の磁力をきっ
かけに、クラッチ結合方向に圧着するようになってい
る。すなわち、主コイル１２又は補助コイル２２を励磁
する電流値に従って、アウタプレート１４１とインナプ
レート１４２との接触状態が変化し、これによりクラッ
チ結合力（押し付け力）が増減されるようになってい
る。

【００１３】制御装置１０は、二輪駆動走行及び四輪駆
動走行可能な四輪駆動車に備えられていて、エンジン２
４から前輪１８ａ，１８ｂ及び後輪２０ａ，２０ｂに伝
達されるトルクを、電磁クラッチ１４を用いて前輪１８
ａ，１８ｂ及び後輪２０ａ，２０ｂにそれぞれ配分制御
する。具体的には、エンジン２４からの出力は、トラン
スミッション２６を介して駆動輪である前輪１８ａ，１
８ｂに伝達される。また、エンジン２４からの出力の一
部は、トランスファ２８、プロペラシャフト１７、電磁
クラッチ１４、プロペラシャフト１９及びデファレンシ
ャルギア３０を介して後輪２０ａ，２０ｂに伝達され
る。電磁クラッチ１４は、制御装置１０によって設定さ
れた前後輪へのトルク配分に基づいて、その動作が制御
される。

【００１４】また、制御装置１０は、演算処理用のＣＰ
Ｕ、制御プログラムを格納したＲＯＭ、演算データの一
時記憶に用いられるＲＡＭ、及び後述する部品によって
構成され、電磁クラッチ１４を制御することにより、エ
ンジン２４によって直接的に駆動される前輪１８ａ，１
８ｂと、電磁クラッチ１４及びトランスファ２８を介し
てエンジン２４に接続された後輪２０ａ，２０ｂとの間
の、トルク配分を調整する。更に、制御装置１０には、
前輪１８ａ，１８ｂ及び後輪２０ａ，２０ｂの回転速度
を検出する回転速度センサ３２ａ〜３２ｄ、駆動モード
すなわち二輪駆動走行状態（２ＷＤ）であるか四輪駆動
走行状態（４ＷＤオート又は４ＷＤハード）であるかを
検出するモードセンサ３４、図示しないスロットル開度
センサ等が接続されている。

【００１５】４ＷＤ走行は悪路で使用されることが大部
分である。従来は、４ＷＤ走行中に主コイル１２が断線
すると、２ＷＤになってしまうことにより、悪路である
ことも手伝って走行安定性が損なわれていた。これに対
し、本実施形態では、主コイル１２が断線しても補助コ
イル２２に切り換えて４ＷＤ走行を継続できるので、走
行安定性を維持できる。

【００１６】図３は、図１の制御装置を具体化した一例
を示す回路図である。以下、この図面に基づき説明す
る。

【００１７】制御装置１０は、主コイル１２に通電する
主コイル用ドライバ３６と、補助コイル２２に通電する
補助コイル用ドライバ３８と、主コイル１２の断線を検
出すると断線検出信号を出力する断線センサとしての導
線４０と、断線検出信号を入力すると主コイル用ドライ
バ３６に代えて補助コイル用ドライバ３８を動作させる
コントローラ４２とを備えている。また、制御装置１０
には、電源電圧Ｖｂを主コイル１２又は補助コイル２２
に印加するリレー回路４４、主コイル１２又は補助コイ
ル２２に流れる電流を検出する電流センサとしてのシャ
ント抵抗器４６及び導線４８等が付設されている。更
に、主コイル１２及び補助コイル２２には、それぞれ保
護ダイオード１２１，２２１が並列接続されている。

【００１８】主コイル用ドライバ３６は、Ｎチャネル型
のパワーＭＯＳＦＥＴ３６１、保護ダイオード３６２、
ゲート抵抗器３６３等からなる。補助コイル用ドライバ
３８は、Ｎチャネル型のパワーＭＯＳＦＥＴ３８１、保
護ダイオード３８２、ゲート抵抗器３８３等からなる。
リレー回路４４は、駆動コイル４４１、ａ接点４４２、
ＮＰＮ型のバイポーラ・トランジスタ４４３、ベース抵
抗器４４４等からなる。

【００１９】コントローラ４２は、例えばＰＷＭ制御機
能付きのマイクロコンピュータである。ここで、コント
ローラ４２の動作を説明する。まず、４ＷＤのモード信
号を入力すると、バイポーラ・トランジスタ４４３のベ
ースヘＨレベル信号を出力してａ接点を閉にすることに
より、電源電圧Ｖｂを主コイル１２及び補助コイル２２
に印加する。すると、主コイル１２に断線がなければ導
線４０から電源電圧Ｖｂが検出されるので、トルク配分
に応じたパルス幅のＰＷＭ信号をパワーＭＯＳＦＥＴ３
６１のゲートへ出力する。これにより、主コイル１２に
所望の電流を流すことができる。一方、主コイル１２に
断線が発生すると、導線４０からアース電位（断線検出
信号）が検出されるので、パワーＭＯＳＦＥＴ３６１を
オフにすると同時に、トルク配分に応じたパルス幅のＰ
ＷＭ信号を今度はパワーＭＯＳＦＥＴ３８１のゲートへ
出力する。これにより、補助コイル２２に所望の電流を
流すことができる。なお、主コイル１２又は補助コイル
２２に流れる電流は、シャント抵抗器４６の電圧降下と
して導線４８から検出される。

【００２０】また、補助コイル２２は、主コイル１２に
比べて小型化できる。したがって、補助コイル用ドライ
バ３８も、主コイル用ドライバ３６に比べて小型化でき
る。一方、性能面から見ると、補助コイル２２は主コイ
ル１２に比べて劣ることになるが、修理工場へ行くまで
の一時的なことであるので、特に問題にはならない。

【００２１】図４は、図１の制御装置における動作の一
例を示すフローチャートである。以下、図１乃至図４に
基づき説明する。

【００２２】まず、モード信号を入力する（ステップ１
０１）。モード信号が「２ＷＤ」であれば、電磁クラッ
チ１４を開放し、ステップ１０１へ戻る（ステップ１０
２，１０６）。モード信号が「４ＷＤオート」であれ
ば、所定のトルク配分になるように電磁クラッチ１４を
制御し、ステップ１０１へ戻る（ステップ１０３，１０
７）。モード信号が「４ＷＤハード」であれば、最大の
トルク配分になるように電磁クラッチ１４を制御し、ス
テップ１０１へ戻る（ステップ１０４，１０８）。モー
ド信号が前述のいずれでもなければ、モード信号入力系
の異常と考えられるので、カウンタをインクリメント
し、ステップ１０１へ戻る（ステップ１０５）。

【００２３】ここで、主コイル１２の断線が導線４０か
ら検出されると、主コイル断線割り込みルーチンへジャ
ンプする（ステップ１１１）。まず、断線時のトルク配
分を記憶する（ステップ１１２）。続いて、主コイル用
ドライバ３６をオフにする（ステップ１１３）。続い
て、補助コイル２２に流す電流値を、ステップ１１２で
記憶したトルク配分等に基づき決定する（ステップ１１
４）。そして、その電流値で補助コイル用ドライバ３８
を駆動する（ステップ１１５）。最後に、図示しないワ
ーニングランプを点灯する（ステップ１１６）

【００２４】本実施形態では、主コイル１２が断線した
時のトルク配分を記憶しておき、主コイル１２に代えて
補助コイル２２を使用するときに当該トルク配分になる
ように補助コイル２２を通電制御する。したがって、補
助コイル２２に切り換えた時に、トルク配分の変動がな
いので、より走行安定性を維持できる。

【００２５】なお、主コイル１２に代えて補助コイル２
２を使用するときに、予め設定しておいた一定のトルク
配分になるように補助コイル２２を通電制御するように
してもよい。この場合、補助コイル２２に切り換えた時
に、トルク配分が多少変動するものの、従来に比べれば
走行安定性を維持できる。しかも、この場合は制御プロ
グラムを簡略化できる。

【００２６】

【発明の効果】本発明に係る制御装置によれば、主コイ
ルが断線した場合に主コイルに代えて補助コイルを使用
することにより、主コイルが断線しても補助コイルに切
り換えて４ＷＤ走行を継続できるので、走行安定性を向
上できる。

【００２７】補助コイルで発生する力の最大値を、主コ
イルで発生する力の最大値に比べて小さくした場合は、
補助コイルを主コイルに比べて小型化できるとともに。
補助コイル用ドライバも主コイル用ドライバに比べて小
型化できる。したがって、小型化に伴って、軽量化及び
低価格化を実現できる。

【００２８】主コイルが断線した時のトルク配分を記憶
しておき、主コイルに代えて補助コイルを使用するとき
に当該トルク配分になるように補助コイルを通電制御す
る場合は、補助コイルに切り換えた時にトルク配分の変
動がないので、より走行安定性を向上できる。

【００２９】主コイルに代えて補助コイルを使用すると
きに、予め設定しておいた一定のトルク配分になるよう
に補助コイルを通電制御する場合は、制御プログラムを
簡略化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る制御装置の一実施形態を示す概略
図である。

【図２】図１の制御装置を搭載した四輪駆動車を示す構
成図である。

【図３】図１の制御装置を具体化した一例を示す回路図
である。

【図４】図１の制御装置における動作の一例を示すフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

１０ 制御装置 １２ 主コイル ２２ 補助コイル ３６ 主コイル用ドライバ ３８ 補助コイル用ドライバ ４０ 導線（断線センサ） ４２ コントローラ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主コイルに対する通電制御によって電磁
   クラッチの結合力を変化させ、この結合力に対応する比
   率配分でエンジンからのトルクを前後輪に伝達する電磁
   クラッチ式４ＷＤ制御装置において、 前記主コイルが断線した場合に当該主コイルに代えて補
   助コイルを使用する、 ことを特徴とする電磁クラッチ式４ＷＤ制御装置。
2. 【請求項２】 前記主コイルに通電する主コイル用ドラ
   イバと、 前記補助コイルに通電する補助コイル用ドライバと、 前記主コイルの断線を検出すると断線検出信号を出力す
   る断線センサと、 前記断線検出信号を入力すると、前記主コイル用ドライ
   バに代えて前記補助コイル用ドライバを動作させるコン
   トローラと、 を備えた請求項１記載の電磁クラッチ式４ＷＤ制御装
   置。
3. 【請求項３】 前記補助コイルで発生する力の最大値
   は、前記主コイルで発生する力の最大値に比べて小さ
   い、 請求項１又は２記載の電磁クラッチ式４ＷＤ制御装置。
4. 【請求項４】 前記主コイルが断線した時の前記比率配
   分を記憶しておき、当該主コイルに代えて前記補助コイ
   ルを使用するときに当該比率配分になるように前記補助
   コイルを通電制御する、 請求項１、２又は３記載の電磁クラッチ式４ＷＤ制御装
   置。
5. 【請求項５】 前記主コイルに代えて前記補助コイルを
   使用するときに、予め設定しておいた一定の比率配分に
   なるように当該補助コイルを通電制御する、請求項１、
   ２又は３記載の電磁クラッチ式４ＷＤ制御装置。